当你想到Facebook和“hot air”时，你脑海中可能会浮现出一连串毫无意义的在线聊天。但该公司很快就会将其真正的热空气——它的一个数据中心排出的废热——用于良好的环境利用。该中心位于丹麦欧登塞，计划在2020年开放时，将其余热用于为近7000户家庭供暖。
废热无处不在。每当一个引擎运行时，机器就会砰砰作响，或者任何东西做功时，就会产生热量。这是热力学定律。通常情况下，这些热量会被释放出来，滴到大气中。这种无形垃圾的规模是巨大的:人类产生的大约70%的能源作为废热被丢弃。
“这是地球上最大的能源来源，”约瑟夫·金说，他是美国政府的项目主管之一高级研究项目机构能源（ARPA-E），该机构于2009年始于高风险技术项目的使命，具有高潜在利益。该机构的主要任务之一是徒步上涨能源效率，这意味着避免首先制造如此多的浪费，并充分利用那里的热量。ARPA-E为该领域的一系列创新项目提供资金，其中包括350万美元的补助金雷波能量该项目旨在利用创新的微型天线阵列从发电厂等地捕捉低温废热。
“这种态度一直是环境可以采取这种浪费，”一位专家说。“现在我们必须更有效。”
问题并不在于废热会直接使大气变暖——我们抛到空气中的热量只是1％的气候变化。相反，问题在于浪费。如果能源存在，我们应该利用它。西蒙弗雷泽大学的工程师马吉德·巴拉米说，很长一段时间以来，许多人根本就不愿费心。“人们的态度是，环境可以接受这些废物;我们还有其他事情要担心，”他表示。“现在我们必须提高效率。是时候进行这种对话了。”
全球对能源的需求正在蓬勃发展——这是必然的提高到2040年将接近30%。每一点废热回收成能源都能节省一些燃料——通常是化石燃料——因为做同样的工作。要计算出预计节省的确切数字很难，但潜力是巨大的。例如，一项研究表明，需要高温的英国可以防止只需将来自英国一些最大的电站的废热转移到温暖的家庭和办公室，每年每年1000万吨二氧化碳排放量（全国总数的约2％）。而且甚至甚至考虑到捕获和使用废热的任何更高技术的解决方案，其中许多都在脱落中。
帮助减少碳排放——更不用说省钱和减少依赖进口燃料——越来越多的政府推动政策和激励措施鼓励更多废热使用,像IBM这样的大公司正在探索创新的技术、销售和初创企业是新兴技术,不冷不热的热量转变成可用的电能。
一个多世纪以来，废热一直被用于其最明显的用途:热量(想想你的汽车，它利用来自引擎的废热来加热你的内部)。1882年，托马斯·爱迪生(Thomas Edison)在曼哈顿建造了世界上第一家商业电厂，他将电厂的蒸汽出售给附近的建筑物供暖。这种热电联产的效率非常高。今天，在美国，大多数燃烧化石燃料的发电厂大约是33％的效率而热电联产(CHP)电厂则是典型的60%到80%的效率。
Facebook在丹麦欧登塞的新数据中心将于2020年开放，届时将利用其余热为近7000户家庭供暖。Facebook
这似乎让联合发电成为了一件无需动脑的事情。但是，热量比电力更难运输——在管道距离上的损失是巨大的——而且发电厂或工业设施附近的热量并不总是有现成的市场。今天，在美国只有10%的电力生产同时产生电力和可用的热量;能源部有一个程序特别是提高CHP，并认为20%是一个合理的目标2030。
由于现有的集中供热基础设施，其他国家的日子要好过一些。这些设施通常利用当地产生的热量，将热水输送到家庭。丹麦在这方面处于领先地位。为了应对上世纪70年代的石油危机，该国开始转向其他能源，包括燃烧生物质，这有利于集中供暖。因此，丹麦有一系列的创新垃圾热量捕获项目可以添加到现有系统中，包括即将推出的Facebook数据中心。
例如，2010年，Aalborg的火葬场开始使用它的浪费热量来温暖的丹麦家（丹麦道德委员会判断它是一个道德做的事情）。其他人正在加入。在德国科隆，污水的热量温暖了一部少数学校。在伦敦，来自地下铁路系统的热量被引导到Islington的热门家庭。一个位于瑞士的IBM数据中心正在被用来加热附近的游泳池。”数据中心裁剪一次又一次地被认为具有巨大的潜力，”英国能源经理兼经济学家坦尼亚•格罗斯表示碳信托基金这是一家致力于减少碳排放的非盈利机构。
另一种选择是将浪费热量变为易于运输的电力。虽然许多发电厂已经做到了，但追求能源安全的监管机构热衷于推动这个想法，为大型制造商提供大型制造商，Grooth说。使自己能力的企业将通过挤出废热挤出物品来减少他们需要的任何额外的电汁，而不是从网格中购买它。
废热是一个千刀万剐的问题，需要大量不同的创新。
几家公司已经弹出了帮助。最大的一个，涡轮机这家位于意大利布雷西亚的公司销售一种基于有机兰金循环的机械系统。这是一种外部的内燃机-早在内部汽车中使用的燃烧引擎。朗肯发动机和类似的技术已经包含，液体闭环系统，透气膨胀到煤气以进行工作，得益于系统外部的温差 - 所以您可以从废热中驱动发动机发动机。当一个巴伐利亚州的水泥厂例如，十年前向其系统添加了一个朗肯发动机，它将其电费减少了12％及其二氧化碳排放量约7,000吨。
自2010年以来，Turboden表示已销售为废热恢复的系统28种生产厂目前还有7座在建。Turboden只是其中之一;瑞典公司Climeon例如，得到航天企业家理查德·布兰森(Richard Branson)支持的美国，使用一种类似但不同的技术制造了一种高效的热机，这种热机可以固定在任何工业上，从水泥厂到钢铁厂，以回收它们的废热。
废热是一个千变万化的问题，需要大量的创新来解决这个问题的不同部分:例如，一个适用于一个温度范围的系统，可能不适用于另一个温度范围，一些废热流被腐蚀性污染物污染。巴拉米说:“我们并不是在寻找灵丹妙药。”“有很多不同的事情可以做，也应该做。”
热量从苏格兰的Grangemouth炼油厂散发出来。全球大约70%的能源作为废热被丢弃。克里斯托弗弗隆/盖蒂图像
巴拉米和其他人正在研究用于废热回收的固态系统，这种系统没有运动部件，理论上可以比机械引擎更小、更强劲。有一个广泛的数组这些方法都基于不同的物理原理:热声学、热电子学、热光伏等等，每种方法在效率、成本和适应不同条件方面都有各自的优缺点。
“多年来，热电技术一直是这个领域的主要参与者，”加州大学伯克利分校和劳伦斯伯克利国家实验室的材料科学家莱恩·马丁(Lane Martin)说。1998年，精工(Seiko)推出了一款“热感手表”(thermic watch)，它可以通过你手腕的热量来为你的手机充电，比如，你可以买一个小热电装置，用篝火为你的手机充电。研究人员正在努力提高这些设备的效率，使它们在大规模使用时具有经济意义。这意味着要筛选数千种有前途的新材料，以找到比今天的半导体更好的材料调整微观结构他们如何建造。
最大的技术挑战是从余热光谱中不温不热的一端提取能量:超过60％的全球浪费在水的沸点下，较冷的是，越难以从中拉出可用的能量。马丁的小组通过调查热电量（与热电指标不同，通过利用电子极化而制作）来解决这一点。这不仅仅是商业应用程序;这是实验室的早期。但是，马丁的团队正在调查的薄膜材料可以调整为最佳的特定温度，而热电始终工作越好，温差越大。Martin想象未来的系统，堆叠热电材料以吸收一些温暖的浪费热量，例如212华氏度，然后使用冰电解来擦拭其余部分。马丁说他最近研究这些材料吸引了几家比特币挖矿公司的兴趣。“他们确实有废热的问题，”马丁说。“不幸的是，我不得不告诉他们时间还早。我没有什么东西可以卖给他们。但这是来了。”
“浪费热是一个事后 - 我们试图让它成为预见的事，”美国政府科学家说。
讽刺的是，或许废热最好的应用之一是，冷却。空调和风扇已经占了大约占全球能源消耗的10%美国的需求也在增长到2050年的三倍。在城市地区，空调实际上可以加热当地空气近2度F，又驱动了对更多冷却的需求。
一种解决方案是使用废热而不是电来冷却:吸收式或吸收式冷却器利用热能(而不是电驱动的压缩)来冷凝制冷剂。同样，这种技术是存在的——吸收式冰箱经常出现在休闲汽车上，三代发电厂利用这种技术同时产生可用的电、热和冷却。格罗斯表示:“迪拜和阿布扎比在这方面大举投资，因为它们并不愚蠢。”
